R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X L I N r 3/4 W A R S Z A W A 1990 S. 49 57
B A R B A R A G W O R E K
T Y T A N W G LE B A C H U P R A W N Y C H P Ó ŁN O C N O -W S C H O D N IE J
P O LS K I
Katedra Gleboznawstwa S G G W -A R w Warszawie
W S T Ę P
W literaturze odczuwa się brak jednoznacznych dowodów, że tytan jest
niezbędnym pierwiastkiem dla organizmów żywych. Jednak należy on do
pospolitych pierwiastków występujących w przyrodzie i zajmuje dziesiąte
miejsce wśród elementów budujących litosferę [4]. Skały osadowe (wyjątek
iły) zawierają go znacznie mniej niż skały magmowe. W strefie wietrzeniowej
tytan występuje w stanie dużego rozproszenia. Ogólna zawartość tytanu
w glebach waha się od 0,1 do 0,5% [2 ,4 , 6 -8 ]. Dzięki małej rozpuszczal
ności związków tytanu jego stężenie w roztworze glebowym jest niewielkie
( 7 - 10_6%).
Dotychczasowe badania zawartości tytanu w glebach Polski dotyczyły
tylko województw warszawskiego, łódzkiego i kieleckiego [2, 6, 7].
Przedmiotem niniejszych badań były gleby województw białostockiego,
łomżyńskiego i suwalskiego. Celem pracy było zbadanie zawartości tytanu
w różnych typach i rodzajach gleb oraz znalezienie korelacji między wy
stępowaniem tytanu w badanych glebach a ich właściwościami, tj. składem
granulometrycznym, materią organiczną, ilością żelaza i glinu. Autorkę in
teresowało również czy krystaliczne podłoże skał osadowych zawierające
pokłady rudonośne (np. na Suwalszczyźnie), m.in. tytanowo-wanadowe, ma
wpływ na zawartość omawianego pierwiastka w glebach.
Ponadto planowana eksploatacja rud i ich przerób w rejonie Suwałek
pociągnie za sobą konsekwencje ekologiczne. Wyrażać się one będą m.in.
zmianami właściwości fizykochemicznych gleb, w tym również zmianami
występowania tytanu. Wobec tego w yniki dotyczące przestrzennego i pionowe
go rozmieszczenia T i w glebach będą stanowić tło geochemiczne do oceny
zachodzących zmian.
M A T E R IA Ł I M E T O D Y
Do analiz pobrano próbki z 32 profilów glebowych reprezentujących gleby
uprawne, wytworzone z glin zwałowych zlodowacenia bałtyckiego i środ-
kowopolskiego oraz z płytko zalegających utw orów pyłowych [3].
Ogólną charakterystykę gleb przedstawiono w poprzedniej pracy [3].
Analizowano próbki glebowe z poziomów genetycznych występujących na tym
obszarze typów gleb. tj. brunatnych właściwych, brunatnych wyługowanych,
płowych i opadowo-glejowych.
Ogólną zawartość tytanu w glebach oznaczono metodą kolorymetryczną.
Uprzednio substancję organiczną spalono w temperaturze 450°C. Następnie
pozostałość mineralną spalono na m okro w stężonych kwasach ( N H 0 3,
H 2S 0 4, HC1).
W Y N I K I I D Y S K U S J A
W yniki dotyczące ogólnej zawartości tytanu w różnych typach i rodzajach
gleb przedstawiono w tabelach 1 i 2. Na podstawie przeprowadzonych analiz
zawartość tytanu w glebach wytworzonych z glin zwałowych, niezależnie od
zasięgu zlodowacenia, wahała się od 0,080 do 0,387%, a w glebach wy
tworzonych z utw orów pyłowych od 0,055 do 0,205%. Są to wartości zbliżone
do tych, jakie podają inni autorzy dla gleb Polski i świata [1, 2, 4-7, 9].
T a b e l a 1 Zawartość T i w glebach wytworzonych z glin zwałowych zlodowacenia środkowopolskiego
Content of T i in soils developed from boulder loams of the Central Polish glaciation
Miejscowość i nr profilu Locality and profile N o Poziom genet. Genetic horizon Głębokość Depth cm T i % A : C * F e :T i A l: T i 1 2 3 4 5 6 7
Gleba brunatna właściwa - - Typical brown soil
Sokoły 33 A , 0 -2 0 0,150 0,54 7,1
-А , (В) 30-38 0,181 0,65 6,3
-(В) 4 5 -6 0 0,387 1,39 7,0
-D 90-115 0,277 - 12,2
-Gleby brunatne wyługowane — Leached brown soils
Dobrzyniewo 3 A , 0 -2 5 0,125 1,11 5,3 -(B) 30-60 0,155 1,38 9,9
-c,
80-100 0,145 1,29 9,7 -c2g 130-150 0,112 1,11 10,6 -Krugło 6 A , 0 -2 0 0,109 0,87 6,4 -(B) 2 5 -50 0,140 1,12 10,6 -C , 6 0-80 0,127 1,01 11,7 -C 2 110-130 0,125 - 12,2-Tytan w glebach uprawnych
51
1 2 3 4 5 6 7 К raje wo 9 A , 0 -2 0 0,150 0,91 5,9 -A(B) 2 5 -40 0,210 1,27 7,8—
(B)g 50-70 0,211 1,28 9,6—
Cg 90-100 0,165-
9,1—
Zbucz 14 A , 0 -2 0 0,165 0,82 5,4 17,0 A ,(B ) 30-45 0,167 0,83 9,3 26,3 (B) g 6 0-80 0,155 0,77 14,5 27,7 Cg 100-120 0,201-
7,9 19,8Gleby płowe — Soils lessivés
Szepietowo 10 A: 5-2 0 0,127 0,75 5,3 20,4 Аз 25-35 0,147 0,86 4,9 18,4
в,
55-65 0,163 0,96 11,3 26,3 С 90-100 0,170—
9,7 25,2 M alec 12 А , 0 -2 0 0,082 0,41 4,8—
Аз 25-35 0,080 0,39 5,7—
Bt 50-70 0,191 0,95 11,9—
С 70-90 0,205—
10,7—
Bożejewo 16 A t 0 -2 0 0,145 1,04 5,0—
А 3 20-30 0,160 1,15 5,1—
Bt 50-60 0,141 1,01 9,3—
С 90-125 0,139—
9,4—
Stawiski 17 А , 0 -2 0 0,140 0,95 5,0—
Аз 40 -5 0 0,125 0,85 6,5—
Bt 70-80 0,160 1,09 11,0—
С 100-120 0,147—
10,1—
Czerwone 34 А , 0 -2 0 0,131 0,77 5,5—
А 3 30-40 0,157 0,92 5,4—
Bt 60-75 0,172 1,00 ‘ 9,6—
С 100-130 0,171-
9,6-Gleby opadowo-glejowe -- Pseudogley soils
Ostrożany 11
А!
0-1 5 0,152 0,87 4,0_
gl 35-45 0,155 0,88 12,3—
g2 80-90 0,170 0,97 13,5 Cg 130-150 0,175—
11,3—
Protasyny 15А!
0 -2 0 0,124 0,60 4,9—
g 30-40 0,220 1,07 10,1—
c lg
60-75 0,180 0,89 10,5—
C 2g 85-110 0,205-
7,8-* A — zawartość T i w danym poziom ie genetycznym - T i content in the given genctic horizon С - zawartość T i w skale macierzystej - T i content in the parent m aterial
Występowanie tytanu w glebach zależy od rodzaju skały macierzystej,
z jakiej zostały wytworzone. Istotnie najuboższe w omawiany pierwiastek
(x =
0,143) okazały się gleby wytworzone z utw orów pyłowych w porównaniu
z glebami najbogatszymi w ten pierwiastek, tj. wytworzonym i z glin zwałowych
Zawartość T i w glebach wytworzonych z glin zwałowych zlodowacenia bałtyckiego Content of T i in soils developed from boulder loams of the Baltic glaciation
Miejscowość i nr profilu Locality and profile No Poziom genet. Genetic horizon Głębokość cm Depth cm T i % A : С F e :T i A1 : T i 1 2 3 4 5 6 7
Gleby brunatne właściwe — Typical brown soils
Krupin 18 A , 0-15 0,177 1,05 9,6 — (B) 35-45 0,205 1,23 10,1 -(B)C 50-70 0,208 1,24 10,0 -с 90-110 0,167 - 9,7 -Aleksandrowo A , 0 -2 0 0,126 0,63 10,9 -20 (B) 40 -50 0,136 0,69 12,9 -(B )C 60-70 0,102 0,52 10,1 -с 100-120 0,197 - 5,1 -Poćkuny 21 A , 0 -15 0,200 1,42 7,8 14,6 (B) 25-35 0,215 1,54 9,1 19,5 (B)C 60-80 0,205 1,46 8,1 16,9 с 90-110 0,140 - 7,8 30,1 Przejma Wysoka A , 0 -2 0 0,133 0,73 9,4 -24 (B) 4 0 -60 0,172 0,94 9,3 -(B)C 80-100 0,145 0,79 10,0 -С 130-150 0,183 - 9,4 -Tadaryszki 25 A , 0 -2 0 0,262 1,27 6,4 -(B) 40 -5 0 0,320 1,55 8,6 -(B)C 60-70 0,267 1,29 6,2 -С 100-120 0,206 - 9,2 -Żarnow o 26 A, 0 -2 0 0,165 1,16 9,2 -B, 3 5 ^ 5 0,176 1,24 11,6 -(B)2 50-70 0,150 1,06 9,1 -с 70-90 0,142 - 8,2 -Solistówka 32 A , 0 -15 0,187 1,09 11,2 -(B) 35-45 0,179 1,04 13,1 -C , 50-70 0,192 1,12 12,1 -C 2 100-120 0,172 - 10,7
-Gleby brunatne wyługowane — Leached brown soils
Kopijki 19 A! 0 -2 0 0,139 0,75 8,2 -(B) 50-70 0,170 0,92 10,2 -Burbiszki 22 С 90-110 0,185 — 10,4 — A! 5-15 0,197 0,92 4,5 -B(B) 35-45 0,275 1,30 5,2 -(B) 50-60 0,230 1,08 8,8
-с
110-150 0,212 - 7,9 -W ierzbowo 27 A! 5-15 0,174 0,87 6,5 -B(B) 30-40 0,171 0,85 5,0 -(B)g 50-60 0,140 0,70 5,7-с
120-150 0,200 - 10,5-Tytan w glebach uprawnych
53
Table 2 (continued) 1 2 3 4 5 6 7 Raczki 28 A . 5-20 0,169 0,82 5,9 17,3 A ,(B ) 30-35 0,260 1,62 7,2 14,2 (B) 50-60 0,206 1,00 11,3 20,3 С 110-140 0,206-
11,5 21,3 Dębszczyzna A , 0 -2 0 0,145 0,74 6,9 -30 (B) 25-35 0,142 0,72 9,7 -С 60-95 0,197-
12,0-Gleby płowe — Soils lessivés
Puńsk 23 A , 0 -2 0 0,172 0,97 6,2
-Аз 30-50 0,162 0,91 6,2-в,
70-80 0,166 0,94 13,4 -С 110-140 0,177-
10,9 -T urów ka N ow a А , 0 -2 0 0,156 0,96 6,3 -31 Аз 30-50 0,157 0,67 5,7-в,
60-80 0,211 1,30 10,8 -С 100-120 0,162-
12-3-Gleby opadowo-gléjowe -- Pseudogley soils
Kow ale oleckie A j 0-1 5 0,155 0,81 6,3
-29 g 40-55 0,178 0,93 7,0
-Cg 95-120 0,192 - 10,6
-wytworzone z glin zwałowych zlodowacenia środkowopolskiego (x = 0,163%)
w stosunku do analogicznych gleb młodszego zlodowacenia (tab. 4). Stan taki
można tłumaczyć silniejszym przemyciem i spiaszczeniem gleb zlodowacenia
środkowopolskiego wskutek zjawisk zachodzących kilkakrotnie w warunkach
peryglacjalnych w porównaniu z glebami zlodowacenia bałtyckiego.
Rozpatrując rozmieszczenie tytanu na tle procesu glebotwórczego, można
zauważyć pewną tendencję do gromadzenia się tego pierwiastka w charakterys
tycznych dla danego typu poziomach genetycznych. W glebach brunatnych
niewielkie gromadzenie T i stwierdzono w poziomach brunatnienia (B), w gle
bach płowych w poziomach wmycia Bt, a w glebach opadowo-glejowych
głównie w poziomach skały macierzystej C. Zjawisko to jest tym wyraźniejsze
im starsze są gleby, a tym samym im bardziej zaawansowany jest proces
glebotwórczy. Stąd też w glebach wytworzonych z glin zwałowych zlodowace
nia bałtyckiego obserwuje się najmniejsze zmiany w zawartości tytanu w p rofi
lach glebowych, o czym świadczy stosunek T i w poziomach A do С (tab. 1 i 3).
Bardziej zróżnicowane rozmieszczenie tytanu w glebach wytworzonych z glin
zwałowych zlodowacenia środkowopolskiego związane jest głównie z innym
w nich rozmieszczeniem części spławialnych wskutek procesów geologicznych
i glebotwórczych niż w glebach zlodowacenia bałtyckiego. Świadczą o tym
obliczone współczynniki korelacji (tab. 4, rys. 1). Podobną dodatnią zależność
między występowaniem omawianego pierwiastka a ilością części spławialnych
podają i inni autorzy [1, 2, 5, 6].
T a b e l a 3 Zawartość T i w glebach wytworzonych z utworów pyłowych zlodowacenia
środkowopolskiego
Content of T i in soils developed from silt loam of Central Polish glaciation
Miejscowość i nr profilu Locality and profile N o Poziom genetyczny Genetic horizon Głębokość Depth cm T i % A : С * Fe: Ti
Gleba brunatna wyługowana — Leached brown soil
Zawistowszczyzna A , 0 -2 0 0,142 1,00 6,2 4 (В) 35-45 0,140 0,98 6,4 С 50-65 0,142 - 4,6 D , 70-80 0,075 - 9,7 Dz 95-110 0,055 — 13,4 Оз 1 5 a -170 0,058 - 14,3
Gleby płowe - - Soils lessivés
Ostrówek 5 A , 5 -20 0,205 0,77 4,0 A , A , 35-48 0,155 0,58 5,3 С 52-65 0,267 - 4,1 D , 70-90 0,127 - 10,8 d2 115-130 0,127 - 11,1 Małyszówka 7 A , 0 -2 0 0,170 1,07 4,7 A , A , 25-28 0,166 1,05 4,3 A3 4 0 -50 0,105 0,66 5,3 B, 50-60 0,088 0,56 11,6 c , 90-110 0,158 - 7,1 C 2 140-160 0,065 - 8,5 M arianow o 8 A , 0 -2 0 0,166 - 5,7 А .А з 30-45 0,195 - 3,5 A3 50-75 0,168 - 4,1 B, 85-110 0,172 - 6,5 D 120-135 0,170 - 11,2 Augustowo 13 A , 0 -3 0 0,136 - 3,9 A 3„t 35-45 0,136 - 3,8 A3 45-55 0,142 - 3,7 D ,g 75-85 0,185 - 9,5 D 2g 120-130 0,137 - 11,6
* Л — zawartość pierw iastka w danym poziom ie genetycznym — content o f the element in the given genetic horizon
С - zawartość pierw iastka w skale macierzystej - content o f the element in the parent m aterial
Przeprowadzone obliczenia statystyczne, dotyczące zależności między za
wartością T i a ilością węgla organicznego (tab. 4), wskazują na brak dodatniej
zależności. T ylko w glebach wytworzonych z utw orów pyłowych wystąpiła
pewna tendencja, ale nie udowodniona statystycznie, do gromadzenia się
omawianego pierwiastka w poziomach próchnicznych. Jest to zjawisko charak
terystyczne dla gleb ubogich w ten pierwiastek [7].
Tytan w glebach uprawnych
55
Rys. 1. Regresja prostoliniowa między ogólną zawartością T i a ilością części spławialnych: I — w glebach wytworzonych z glin zwałowych zlodowacenia bałtyckiego, I I — w glebach
wytworzonych z glin zwałowych zlodowacenia środkowopolskiego
Fig. 1. Rectilinear regression between the total T i content and the amount of clay and silt particles in soils: I — developed from boulder loams of the Baltic glaciation and I I — developed from
boulder loams of the Central Polish glaciation
T a b e l a 4 Współczynniki korelacji pomiędzy ogólną zawartością T i а С organicznym i częściami
spławialnymi oraz średnia jego zawartość
Coefficients of correlation between the total T i content on the one hand and organic С and clay and silt particles on the other as well as its average content
Skała macierzysta — Parent material
Wyszczególnienie Specification
gliny zwałowe zlodowacenia
boulder loams of glaciation U tw ory pyłowe
środkowo-polskiego Central Polish
bałtyckiego
Baltic Sility formations
% C-org. -0 ,1 5 9 - 0 ,1 6 6 0,344 % cz. < 0,02 mm % of particles of < 0,02 mm in dia 0,805** 0 ,627** 0,693** X T i, % 0,163 0,183 0 ,693** * * P = 0,01
Geochemia tytanu związana jest z występowaniem związków żelaza i glinu.
Stąd też obliczono stosunek F e :T i oraz A l:T i. W skałach macierzystych
stosunek F e :T i zawiera się najczęściej w granicach 9-12, a stosunek A l: T i
w przedziale 19-30. Natom iast w wierzchnich poziomach gleb jest on węższy
i najczęściej wynosi 5 w przypadku gleb wytworzonych z glin zwałowych
zlodowacenia środkowopolskiego, niezależnie od typu. D la analogicznych
poziomów gleb zlodowacenia bałtyckiego jest szerszy i mieści się w zakresie:
dla gleb brunatnych właściwych 9-11, a dla gleb brunatnych wyługowanych,
płowych i opadowo-glejowych 6-8. Wartości te wskazują na znacznie pow ol
niejsze przemieszczanie związków tytanu niż żelaza, czego przyczyną jest
niewielka rozpuszczalność związków tytanu.
W N IO S K I
1. Ogólna zawartość tytanu w badanych glebach, niezależnie od ich typu
i rodzaju, zawiera się w przedziale 0,080-0,387%. Nie stwierdzono wpływu
obecności rud polimetalicznych na zawartość T i w badanych glebach Suwalsz
czyzny.
2. O rozmieszczeniu T i w glebach zadecydowały głównie procesy geo
logiczne, a w mniejszym stopniu — glebotwórcze.
3. Statystycznie udowodniono dodatnią zależność między ilością T i w gle
bach a ilością części spławialnych. Natomiast nie udowodniono takiej zależno
ści między ilością T i a C-organicznego.
4. Związki żelaza i glinu występujące w badanych glebach znacznie szybciej
przemieszczają się w głąb profilu glebowego niż związki tytanu.
L IT E R A T U R A
[1 ] B c r r o w M . L.. i in. Origin of extractable titanium and vanadium in the A horizons of Scotish podzols. Geoderma 1978, 21, 2 s. 89 103.
[2 ] C z a r n o w s k a К . Tytan w glebach woj. łódzkiego. Rocz. N auk Roi. 1965, 9 0 - A - l s. 151-162. [3 ] G w o r e k B. Pierwiastki śladowe (M n , Zn, Cr, N i, Co, Pb i Cd) w glebach uprawnych
wytworzonych z glin zwałowych i utworów pyłowych północno-wschodniego regionu Polski. Cz. I. Właściwości fizykochemiczne badanych gleb. Rocz. Glebozn. 1984, 25, 2 s. 79-100. [4 ] K a b a t a - P e n d i a s A., P e n d ia s H. Pierwiastki śladowe w środowisku biologicznym. Wyd.
Gcol., Warszawa, 1979.
[5 ] L o t t i G., A v e r n a V. The titanum content of soils and clays of Sicily. The International Socicty Soil Science. Robertson L D T . 1967. 3 s. 53-60.
[6 ] M u s i e r o w i c z A. i in. Gleby województwa łódzkiego. Rocz. Nauk Roi. ser. D, 1960 t. 86. [7 ] S t r z c m s k i M ., G a w ę d a Z. Inwentaryzacja tytanu w glebach „przedczwartorzędu” woj.
kieleckiego. Rocz. N auk Roi. 1954, 7 0 -A -T s. 25-31.
[8 ] W ic i к В. Przydatność związków tytanu jako wskaźnika przy wyróżnianiu utworów i pozio mów wietrzeniowo-glebowych. Pr. Stud. Inst. Geogr. U W , 1973, 10 s. 165-169.
[9 ] Y a a l o n D. D. i in. Weathering and mobility sequence of minor elements on a basaltic pedamorphic surface. Galee. Israel Geoderma, 1974, 12, 3 s. 233-244.
Б. Г В О Р Е К Т И Т А Н И Й В П А Х О Т Н Ы Х П О Ч В А Х С Е В Е Р О -В О С Т О Ч Н О Й П О Л Ь Ш И Кафедра почвоведения Варшавской сельскохозяйственной академии Р е з ю м е Содержание титания определяли в 32 профилях пахоьных почв представленных типичной бурой почвой, ыщелоченной бурой почвой, палевой почвой и псевдоглеевой
T ytan w glebach uprawnych
57
почвой образованными из валунных глин балтийского и центрально-польского оледенения, а такж е мелко лежащими пылеватыми формациями. Содержание титания лежит в интер вале 0 ,0 80-0,387% Существенно наиболее бедные указанным элементом (х = 0,143) оказа лись почвы образованные из пылеватых формаций по отнош ению к почвам бедным указанным элементом, т.е. почвам образованным из валунных глин балтийского оледене ния (х = 0,183% ). Среднее содержание титания в почвах образованных из валунных глин центрально-польского оледенения составляет 0,163% . Разпределение Ти в почвенных профилях обусловлено в первую очередь геологичес кими процессами а в более слабой степени почвообразовательными и почвенными процессами. Результаты анализов показьвают небольшую подвижность титания в боль шинстве почвенных профилей. Статистически была доказана положительная зависимость между выступанием в по чвах титания и илистых частиц. Т ако го рода зависимость не была установлена для органического С. В. GWOREK T I T A N I U M I N A R A B L E S O IL S O F N O R T H -E A S T E R N P O L A N DDepartm ent of Soil Science, Agricultural University of Warsaw
S u m m a r y
The titanium content was determined in 32 profiles of arable soil representing typical brown soils, leached brown soils, soils lessivés and pseudogleyed soils developed from boulder loams of the Baltic and Central Polish glaciation and from shallow lying silty formations. Its content lies within the interval of 0.080-0.387% . Significantly poorest in this element (x = 0.143) appeared to be soils developed from silty formations in relation to the soils with the lowest content of the above element, i.e. soils developed from loams of the Baltic glaciation (x = 0.183% ). M ean content of titanium in soils developed from boulder loams of the Central Polish glaciation amounts to 0.163% .
The T i distribution in soil profiles depends mainly on the geological processes and to a less degree — on soil-forming and soil processes. Results of the analyses prove an insignificant m obility of titanium in most soil profiles.
A positive relationship between the occurrence of titanium and clay and silt particles in soils has been proved statistically. N o such a relationship has been found for organic C.
D r B. Gworek Pracę złożono w redakcji w listopadzie 1989 r. K atedra Gleboznawstwa
S G G W -A R w Warszawie
